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Grundlagen der Schallpegelmessung |
| Umweltanalytiker sind Experten für professionelle Schallpegelmessungen. "Lärm" ist störender, belästigender oder gefährdender Schall. Aus dieser Definition ergibt sich: "Lärm" ist kein physikalischer, sondern ein subjektiver Begriff: Für die Beurteilung von Schall als Lärm sind die Betroffenen maßgebend. Lärm ist demzufolge auch nicht direkt messbar. Messbar hingegen sind die auftretenden Geräusche. Was aber sind Geräusche und wie lassen sie sich messen? Um dies zu beantworten, muss man zunächst einige
Begriffe und Vorgehensweisen der Akustik (das ist die Lehre vom Schall) kennen: Die Schwingungen der Schallquelle übertragen sich auf das Medium. Diese Schwingungen bzw. Druckschwankungen der Luft kann unser Ohr als Schall wahrnehmen. Schall kann sich aber auch in Flüssigkeiten (Wasser) oder Festkörpern (z, B. Rohrleitungen, Wände, Decken) ausbreiten. Die Fülle dessen, was der Mensch hören kann, wird vor allem durch die Lautstärke und Tonhöhe bestimmt. Die Lautstärke, also der Eindruck, wie laut ein Schall ist, hängt von der Größe der Luftdruckschwankungen, dem "Schalldruck", ab: Je größer die Schwankungen, um so lauter wird der Schall empfunden. Verglichen mit dem atmosphärischen Luftdruck sind die dem Schall zugrunde liegenden Druckschwankungen außerordentlich gering: Bei normaler Sprache z. B. betragen sie wesentlich weniger als ein Millionstel des Luftdrucks! Die Tonhöhe eines Schalls hängt von der Häufigkeit der Druckschwankungen ab. Die Anzahl der Schwingungen einer Schallwelle in der Sekunde wird Frequenz genannt und in der Einheit "Hertz" (Hz) angegeben. Man empfindet einen Ton um so höher, je größer die Frequenz des Tones ist. Ein Jugendlicher kann Töne im Frequenzbereich von etwa 16 bis 20 000 Hz hören, doch verliert der Mensch mit zunehmendem Alter die Fähigkeit, sehr hohe Töne wahrzunehmen. In unserer Umwelt kommen reine Töne nur sehr selten vor. Vielmehr hat man es meistens mit einem Gemisch lauter und leiser, hoher und tiefer Frequenzen zu tun. Dieses Gemisch nennen wir Geräusch. Das menschliche Gehör verfügt zwischen Hörschwelle und Schmerzgrenze über eine erstaunlich große Spanne zur Wahrnehmung des Schalldrucks. Die Schallintensität (= Schall-Leistung pro Fläche, die z. B. auf unser Ohr bzw. Trommelfell trifft) kann millionen- und billionenmal stärker sein als an der Hörschwelle. Um nicht mit so riesigen Zahlen umgehen zu müssen, einigte man sich in der Akustik schon vor einigen Jahrzehnten darauf, Schalldruckpegel in Dezibel (dB) anzugeben. Die Dezibelskala ist logarithmisch aufgebaut, dadurch gelingt es, die Schallintensität vom relativen Wert 1 (Hörschwelle) bis zum Wert 10 000 000 000 000 (= 10 Billionen = Schmerzgrenze} in Werten von 0 bis 130 dB zu erfassen. Für die Dezibel-Skala gelten damit aber auch besondere Rechenregeln: Erhöht man einen Schallpegel um 10 dB, so entspricht das einer Verzehnfachung der Schallintensität. Eine Erhöhung um 20 dB entspricht einer hundertfachen und eine Erhöhung von 30 dB einer tausendfachen Vergrößerung des Schallintensität. Eine Erhöhung (Verminderung) des Schallpegels um 6 dB entspricht einer Verdoppelung (Halbierung) der Schallintensität. Wie bereits oben erwähnt, ist das menschliche Ohr nicht für alle Frequenzen (also Tonhöhen) gleich empfindlich. Die größte Hörempfindlichkeit liegt zwischen 1000 und 4000 Hz, d. h. tiefe Töne unter 1000 Hz und hohe Töne über 4000 Hz nimmt man vergleichsweise leiser wahr als Töne mittlerer Frequenz. Diese frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs wird bei Schallmessungen mit Bewertungskurven nachgebildet, die durch Buchstaben gekennzeichnet werden. International wird vor aliem die Kurve A angewandt, Pegelwerte, die nach der Kurve A bewertet sind, werden in dB(A) angegeben. Sehr leise Geräusche von 0 bis 20 dB(A) kann man praktisch nur unter Laborbedingungen hören, da die üblichen Umgebungsgeräusche schon wesentlich lauter sind. Weitab von Städten und Verkehrswegen betragen die Umgebungsgeräusche 20 bis 30 dB(A), wenn kein starker Wind weht und keine natürlichen Schallquellen (z. B. Wasserfälle) in der Nähe sind. Bei normaler Unterhaltung liegen die Schallpegel etwa bei 55 dB(A), bei sehr starkem Stadtverkehr bei 80 dB(A); Presslufthammer und Musikanlagen (z. B. Diskotheken) erreichen bis zu 100 dB(A), das Triebwerk eines Düsenflugzeuges in 100 m Entfernung bis zu 130dB(A). Der Lärm in unserer Umwelt ist aber meist eine Mischung unterschiedlicher Geräusche mit ständig wechselnder Lautstärke und Frequenzzusammensetzung. Um dennoch vergleichbare Werte zur Beschreibung der Geräuschbelastung zu erhalten, wird als Hilfsgröße der Mittelungspegel herangezogen. Dieser entspricht dem Mittelwert der Schallintensität innerhalb eines bestimmten Mitteiungszeitraumes. Er wird ebenfalls in dB(A) angegeben. Pegelspitzen werden durch ihre hohe Intensität im Mittelungspegel stark berücksichtigt. Treten sie jedoch nur vereinzelt auf, können sie den Mittelungspegel deutlich übertreffen und besonders stören, deshalb gibt es neben dem Mittelungspegel getrennte Beurteilungskriterien für einzelne hohe Pegelspitzen. Ein Nachteil des Mittelungspegels besteht darin, dass der Zahlenwert keinen Aufschluss über die Zeitstruktur und die Ereignishäufigkeit der ursprünglichen Geräusche gibt: So ergeben z. B. 2000 PKW pro Stunde in 25 m Abstand bei Stadtgeschwindigkeit (50 km/h) den gleichen Mittelungspegel von 65 dB(A) wie ein einziger InterCity-Zug pro Stunde, der mit 160 km/h vorbeifährt. Wie misst der Umweltanalytiker den Schall am Schlafplatz ? Mittels Schalldruckpegelmesser
erfolgt eine Langzeitaufzeichnung unter folgenden Bedingungen: Möchten Sie mehr zur
Schallmessung wissen ? Literaturhinweis:
"Lärmfibel" der Gesellschaft für Lärmvermeidung |
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